KR20220085009A - 탑재대 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220085009A
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hole
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가츠요시 아이카와
히로시 소네
신지 오리모토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 메인터넌스성을 향상시키는 탑재대 및 기판 처리 장치를 제공한다.
[해결수단] 외주부에 관통 구멍이 형성되고, 기판을 탑재하는 기판 탑재부를 갖는 유전체 판과, 지지 부재와, 상기 유전체 판과 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 1 단열 부재와, 상기 제 1 단열부재와 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 1 부세 부재와, 상기 유전체 판의 관통 구멍, 상기 제 1 단열 부재, 상기 제 1 부세 부재를 삽입 통과하여, 상기 유전체 판을 상기 지지 부재에 착탈 가능하게 고정하는 체결 부재를 구비하는, 탑재대.

Description

탑재대 및 기판 처리 장치{MOUNTING TABLE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 탑재대 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
챔버 내에 기판을 탑재하는 탑재대를 갖는 기판 처리 장치가 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 처리실 내에 정전 척을 갖는 서셉터가 배치된 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 제 5270310 호 공보
그런데, 기판 처리 장치의 메인터넌스 시에, 예컨대 챔버 내에 배치된 탑재대의 유전체 판(정전 척)이 교환된다. 이 때문에, 탑재대의 메인터넌스성의 향상이 요구되고 있다.
상기 과제에 대해서, 일 측면에서는, 본 발명은 메인터넌스성을 향상시키는 탑재대 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 일 태양에 따르면, 외주부에 관통 구멍이 형성되고, 기판을 탑재하는 기판 탑재부를 갖는 유전체 판과, 지지 부재와, 상기 유전체 판과 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 1 단열 부재와, 상기 제 1 단열 부재와 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 1 부세 부재와, 상기 유전체 판의 관통 구멍, 상기 제 1 단열 부재, 상기 제 1 부세 부재를 삽입 통과하여, 상기 유전체 판을 상기 지지 부재에 착탈 가능하게 고정하는 체결 부재를 구비하는, 탑재대가 제공된다.
일 측면에 따르면, 메인터넌스성을 향상시키는 탑재대 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 단면 모식도의 일 예이다.
도 2는 정전 척의 측면도의 일 예이다.
도 3은 정전 척을 떼어낸 스테이지의 상면도의 일 예이다.
도 4는 스테이지의 단면도의 일 예이다.
도 5는 스테이지의 부분 확대 단면 사시도의 일 예이다.
도 6은 스테이지의 부분 확대 단면 사시도의 일 예이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복된 설명을 생략한다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 대해서, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 단면 모식도의 일 예이다. 기판 처리 장치(1)는 스테이지(탑재대)(40)와, 전원(50)과, 전열 가스 공급 장치(60)와, 처리 가스 공급 장치(70)와, 배기 장치(80)와, 챔버(90)를 구비한다.
챔버(90)는 덮개(91)와 용기(92)를 갖는다. 용기(92)는 상방에서 개구되는 용기이다. 덮개(91)는 용기(92)의 개구를 폐색함으로써, 챔버(90)를 기밀로 한다. 챔버(90) 내에는, 피처리체인 기판(W)을 탑재하는 스테이지(40)가 마련된다. 스테이지(40)는 정전 척(10)과, 스탠드(20)와, 수냉 플랜지(30)를 갖는다.
정전 척(10)은 기판 탑재부(11)(후술하는 도 2 참조)에 탑재된 기판(W)을 흡착하여 지지한다. 정전 척(10)은 유전체 판으로 형성되고, 세라믹스(예컨대 알루미나 등)로 구성되어 있다. 정전 척(10) 내에는, 기판(W)을 탑재하는 기판 탑재부(11)의 온도를 조정하기 위한 히터(15)가 마련되어 있다. 또한, 히터(15)는, 정전 척(10)의 둘레 방향 및/또는 직경 방향으로 복수 구획되고 개별적으로 온도 제어할 수 있도록 구성되어 있어도 좋다. 또한, 정전 척(10) 내에는, 기판(W)을 정전 흡착하기 위한 전극(도시되지 않음)을 갖는다.
정전 척(10)은 스탠드(20)로부터 착탈 가능하게 구성되어 있다. 스탠드(20)는 정전 척(10)을 지지한다. 수냉 플랜지(30)는 스탠드(20)를 지지한다. 수냉 플랜지(30) 내에는, 냉각수가 통류하는 유로(도시되지 않음)가 형성된다. 이에 의해, 기판 처리 장치(1)가 기판(W)에 소망의 처리를 실시할 때, 수냉 플랜지(30)는 정전 척(10)보다 저온이 되어 있다. 또한, 스테이지(40)의 구조에 대해서는, 도 2 내지 도 6을 이용하여 후술한다.
전원(50)은 정전 척(10)의 히터(15)에 전력을 공급한다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 정전 척(10) 내의 정전 흡착하기 위한 전극(도시되지 않음)에 전력을 공급하는 전원(도시되지 않음)을 구비하고 있다. 예컨대, 정전 흡착하기 위한 전극에 직류 전압이 인가됨으로써, 쿨롱력에 의해 정전 척(10)에 기판(W)이 흡착된다.
전열 가스 공급 장치(60)는 기판(W)과 정전 척(10) 사이에 전열 가스(예컨대, He 가스)를 공급한다. 이에 의해, 기판(W)과 정전 척(10)의 열전도성을 향상시킨다.
처리 가스 공급 장치(70)는 챔버(90) 내에 처리 가스를 공급한다. 배기 장치(80)는 챔버(90) 내의 가스를 배기한다.
이상의 구성에 의해, 기판 처리 장치(1)는 스테이지(40)에 탑재된 기판(W)을 정전 척(10)으로 흡착한다. 그리고, 기판 처리 장치(1)는 히터(15)를 제어함으로써 기판(W)의 온도를 제어한다. 예컨대, 기판(W)의 온도가 면내 균일해지도록 제어한다. 기판 처리 장치(1)는, 배기 장치(80)에 의해 챔버(90) 내를 소망의 진공 분위기로 하고, 처리 가스 공급 장치(70)에 의해 챔버(90) 내에 처리 가스를 공급함으로써, 스테이지(탑재대)(40)에 탑재된 기판(W)에 소망의 처리(예컨대, 성막 처리, 에칭 처리 등)를 실시한다.
<스테이지>
다음으로, 기판(W)을 탑재하는 스테이지(40)의 구조에 대해서, 도 2 내지 도 6을 이용하여 추가로 설명한다. 도 2는 정전 척(10)의 측면도의 일 예이다. 도 3은 정전 척(10)을 떼어낸 스테이지(40)의 상면도의 일 예이다. 도 4는 A-A선(도 3 참조)에서 절단한 스테이지(40)의 단면도의 일 예이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 정전 척(10)은 기판(W)을 탑재하는 기판 탑재부(11)와, 외주부(12)를 갖는다. 정전 척(10)의 외주부(12)에는, 볼트(25)(도 4 참조)를 삽입 통과하는 복수의 관통 구멍(13)(도 4 참조)이 형성되어 있다. 정전 척(10)은 볼트(25)로 스탠드(20)에 착탈 가능하게 고정된다.
정전 척(10)의 이면 측에는, 복수의 컨택트 핀(14)이 세운 상태로 설치되어 있다. 컨택트 핀(14)은, 정전 척(10)의 유전체 판 내에 마련된 히터(15)나 정전 흡착하기 위한 전극(도시되지 않음)과 각각 접속되어 있다. 정전 척(10)을 스탠드(20)에 장착할 때, 컨택트 핀(14)은 스탠드(20)의 소켓(285)(도 3, 도 4 참조)과 전기적으로 접속된다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 정전 척(10)의 이면 측에는, 노즐(62)이 삽입되는 노즐 삽입부(16)가 형성되어 있다. 또한, 노즐 삽입부(16)로부터 정전 척(10)의 기판 탑재부(11)에 연통하는 가스 유로(17)가 형성되어 있다. 정전 척(10)을 스탠드(20)에 장착할 때, 노즐 삽입부(16)에 노즐(62)이 삽입된다. 이에 의해, 노즐(62)로부터 공급되는 전열 가스가 노즐 삽입부(16)로부터 가스 유로(17)를 통과하여, 정전 척(10)의 기판 탑재부(11)와 기판(W)(도 1 참조) 사이에 공급된다.
스탠드(지지 부재)(20)는 샤프트(21)와, 원환 부재(22)와, 단열 부재(23)와, 부세 부재(24)를 갖는다.
샤프트(21)는 중앙에 상하 방향으로 관통하는 중공부(211)를 갖는다. 또한, 샤프트(21)는, 상측이 넓어지는 플랜지 형상을 가지고 있다. 샤프트(21)의 상면에는 원기둥 형상의 굴입부(212)가 형성된다. 또한, 굴입부(212)의 바닥면에는, 굴입부(212)보다 직경이 작은 암나사 구멍(213)이 형성된다.
원환 부재(22)는 원환 형상의 원환부(221)를 갖는다. 원환부(221)에는, 볼트(25)(도 4 참조)를 삽입 통과하는 관통 구멍(222)이 형성되어 있다. 또한, 원환부(221)의 내측을 향해 노즐 가이드(223)가 마련되어 있다. 노즐 가이드(223)에는, 노즐(62)이 삽입 통과하는 구멍(224)이 마련되어 있다. 구멍(224)은 노즐(62)보다 크게 형성되어 있어서, 구멍(224) 내에서 노즐(62)이 이동 가능하게 되어 있다.
단열 부재(23)는, 볼트(25)가 삽입 통과 가능한 원통 형상의 부재이며, 예컨대, 세라믹 등으로 형성된다.
부세 부재(24)는, 볼트(25)가 삽입 통과 가능하고, 볼트(25)의 축방향으로 부세하는 부재이다. 부세 부재(24)는, 예컨대, 스프링 와셔, 접시 스프링 등을 사용할 수 있다.
볼트(25)는 헤드부와, 축부와, 나사부를 갖는다.
<정전 척(10)의 고정 방법>
다음으로, 정전 척(10)의 고정 방법에 대해서, 도 4를 참조하면서, 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5는 A-A선(도 3 참조)에서 절단한 스테이지(40)의 부분 확대 단면 사시도의 일 예이다. 샤프트(21)의 굴입부(212)에는 부세 부재(24)가 배치되며, 그 위에 단열 부재(23)가 배치된다. 단열 부재(23) 위에는 원환 부재(22)가 배치된다. 원환 부재(22) 위에는 정전 척(10)이 배치된다. 볼트(25)는 정전 척(10)의 관통 구멍(13), 원환 부재(22)의 관통 구멍(222), 단열 부재(23), 부세 부재(24)를 삽입 통과한다. 그리고, 볼트(25)의 나사부는 암나사 구멍(213)과 나사 결합함으로써, 정전 척(10)을 스탠드(20)에 고정할 수 있다.
이에 있어서, 기판(W)에 처리를 실시할 때, 정전 척(10)은 히터(15)에 의해 승온된다. 한편, 샤프트(21)는 수냉 플랜지(30)에 고정되어 있다. 본 실시형태의 스테이지(40)에서는, 단열 부재(23)를 거쳐서, 정전 척(10)이 샤프트(21)에 고정되어 있는 것에 의해, 정전 척(10)으로부터 샤프트(21)로의 열누설을 억제할 수 있다. 이에 의해, 정전 척(10)의 기판 탑재부(11)의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 정전 척(10)의 관통 구멍(13) 및 원환 부재(22)의 관통 구멍(222)의 내경은 볼트(25)의 축부의 외경보다 크게 형성되어 있다. 이에 의해, 정전 척(10), 원환 부재(22), 샤프트(21) 간에 열팽창 차이가 생겨도, 계면에서 슬라이딩하여, 열응력의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 부세 부재(24)는 정전 척(10)과 비교하여 저온의 샤프트(21)와 단열 부재(23) 사이에 배치할 수 있으므로, 내열성이 낮은 부세 부재(24)도 사용하는 것이 가능해진다. 환언하면, 부세 부재(24)의 재료의 선택성이 향상된다.
<전열 가스의 노즐(62)의 접속 방법>
다음으로, 정전 척(10)의 고정 방법에 대해서, 도 2 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 노즐(62)은 전열 가스 공급관(61)을 거쳐서 전열 가스 공급 장치(60)(도 1 참조)와 접속된다.
샤프트(21)의 상면에는 원기둥 형상의 굴입부(214)가 형성된다. 또한, 굴입부(214)의 바닥면에는 굴입부(214)보다 직경이 작은 구멍(215)이 형성된다. 샤프트(21)의 굴입부(214)에는 부세 부재(27)가 배치되며, 그 위에 단열 부재(26)가 배치된다. 단열 부재(26) 위에는 노즐(62)이 배치된다. 노즐(62)의 수평 방향의 이동은 노즐 가이드(223)의 구멍(224)에 의해 안내된다.
이에 있어서, 정전 척(10)을 샤프트(21)에 고정할 때, 노즐(62)이 노즐 가이드(223)에 의해 안내됨으로써, 노즐(62)을 정전 척(10)의 노즐 삽입부(16)에 용이하게 삽입할 수 있다. 그리고, 볼트(25)로 정전 척(10)을 샤프트(21)에 고정함으로써, 노즐(62)을 노즐 삽입부(16)에 압입할 수 있다. 또한, 노즐(62)과 노즐 삽입부(16) 사이에는 시일 부재(도시되지 않음)가 마련되어 있어도 좋다.
본 실시형태의 스테이지(40)에서는, 단열 부재(26)를 거쳐서, 노즐(62)이 샤프트(21)에 지지되는 것에 의해, 정전 척(10)으로부터 샤프트(21)로의 열누설을 억제할 수 있다. 이에 의해, 정전 척(10)의 기판 탑재부(11)의 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.
또한, 부세 부재(27)는 정전 척(10)과 비교하여 저온의 샤프트(21)와 단열 부재(26) 사이에 배치할 수 있으므로, 내열성이 낮은 부세 부재(27)도 사용하는 것이 가능해진다. 환언하면, 부세 부재(27)의 재료의 선택성이 향상된다.
<컨택트 핀(14)의 접속 방법>
다음으로, 컨택트 핀(14)의 접속 방법에 대해서, 도 2 내지 도 4를 참조하면서, 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 B-B선(도 3 참조)에서 절단한 스테이지(40)의 부분 확대 단면 사시도의 일 예이다. 샤프트(21)의 중공부(211)에는, 수냉 플랜지(30)로부터 세운 상태로 설치한 컨택트(28)가 마련되어 있다.
컨택트(28)는 기둥 부재(281)와, 하판 부재(282)와, 상판 부재(283)와, 통 부재(284)와, 소켓(285)과, 연선(286)과, 커넥터(287)를 갖는다. 기둥 부재(281)는 수냉 플랜지(30)로부터 세운 상태로 설치되어, 하판 부재(282) 및 상판 부재(283)를 지지한다. 하판 부재(282)는 굴입부(282a)가 형성되어 있다. 굴입부(282a)의 바닥면은 관통되어 있다. 상판 부재(283)는 관통 구멍(283a)이 형성되어 있다.
소켓(285)은 축부(285a)와, 플랜지부(285b)와, 단자(285c)를 갖는다. 이에 있어서, 굴입부(282a)의 내경은 플랜지부(285b)의 외경보다 크고, 관통 구멍(283a)의 내경은 축부(285a)의 외경보다 크게 형성되어 있어서, 소켓(285)은 수평 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 한편, 플랜지부(285b)의 외경은 관통 구멍(283a)의 내경보다 크게 형성되어, 소켓(285)의 상하 방향의 이동은 제한된다.
통 부재(284)는 하판 부재(282)와 수냉 플랜지(30) 사이에 배치된다. 통 부재(284)의 하방에는 커넥터(287)가 배치된다. 커넥터(287)에는 전극 핀(288)이 접속된다. 단자(285c)와 커넥터(287)는 가요성 연선(286)으로 접속된다.
이상, 스테이지(40)에 의하면, 볼트(25)를 떼어냄으로써, 정전 척(10)을 스탠드(20)(샤프트(21))으로부터 용이하게 분리할 수 있다. 아울러, 전열 가스의 경로의 접속(노즐 삽입부(16)와 노즐(62)의 감합), 전기 경로의 접속(컨택트 핀(14)과 소켓(285)의 접속)을 용이하게 해제할 수 있다. 또한, 정전 척(10)을 스탠드(20)(샤프트(21))에 장착할 때, 볼트(25)로 체결함으로써, 용이하게 장착할 수 있다. 아울러, 전열 가스의 경로의 접속(노즐 삽입부(16)와 노즐(62)의 감합), 전기 경로의 접속(컨택트 핀(14)과 소켓(285)의 접속)을 용이하게 실행할 수 있다.
또한, 챔버(90) 내의 스테이지(40)로부터, 정전 척(10)을 교환할 때, 챔버(90)의 덮개(91)를 떼어내는 것에 의해, 용기(92)의 상방의 개구로부터의 작업에 의해 볼트(25)의 착탈 및 정전 척(10)의 착탈을 할 수 있다. 이에 의해, 정전 척(10)을 메인터넌스할 때의 작업성이 향상된다. 또한, 정전 척(10)을 교환할 때, 챔버(90)의 측방이나 하방으로부터의 작업을 필요로 하지 않기 때문에, 작업 스페이스를 삭감할 수 있다.
또한, 스테이지(40)가 열팽창하여, 각 부품 사이에 열팽창 차이가 생겨도, 정전 척(10)과 원환 부재(22)의 계면 및 원환 부재(22)와 단열 부재(23)의 계면에서 슬라이딩함으로써, 열응력의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 소켓(285)은 수평 방향으로 이동 가능하게 지지되고, 소켓(285)의 단자(285c)와 커넥터(287)는 연선(286)에 의해 접속된다. 이에 의해, 컨택트 핀(14)의 위치 어긋남을 흡수할 수 있다. 따라서, 컨택트 핀(14)을 소켓(285)에 삽입했을 때, 정전 척(10)에 부하가 걸리는 것을 억제할 수 있다.
이상, 탑재대 및 기판 처리 장치를 상기 실시형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 탑재대 및 기판 처리 장치는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 처리 공간에 플라즈마를 생성하여 기판에 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치라도 좋다. 플라즈마 처리 장치는 용량 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma; CCP), 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma; ICP), 래디얼 라인 슬롯 안테나(Radial Line Slot Antenna), 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(Electron Cyclotron Resonance Plasma; ECR), 헬리콘파 플라즈마(Helicon Wave Plasma; HWP) 중 어느 타입에서도 적용 가능하다.
1: 기판 처리 장치
10: 정전 척(유전체 판)
11: 기판 탑재부
12: 외주부
13: 관통 구멍
14: 컨택트 핀
15: 히터
16: 노즐 삽입부
17: 가스 유로
20: 스탠드(지지 부재)
21: 샤프트
22: 원환 부재
23: 단열 부재(제 1 단열 부재)
24: 부세 부재(제 1 부세 부재)
25: 볼트(체결 부재)
26: 단열 부재(제 2 단열 부재)
27: 부세 부재(제 2 부세 부재)
28: 컨택트
212: 굴입부(제 1 굴입부)
213: 암나사 구멍
214: 굴입부(제 2 굴입부)
215: 구멍
221: 원환부
222: 관통 구멍
223: 노즐 가이드
224: 구멍
281: 기둥 부재
282: 하판 부재
282a: 굴입부
283: 상판 부재
283a: 관통 구멍
284: 통 부재
285: 소켓
285a: 축부
285b: 플랜지부
285c: 단자
286: 연선
287: 커넥터
288: 전극 핀
30: 수냉 플랜지
40: 스테이지(탑재대)
90: 챔버
91: 덮개
92: 용기

Claims (9)

  1. 외주부에 관통 구멍이 형성되고, 기판을 탑재하는 기판 탑재부를 갖는 유전체 판과,
    지지 부재와,
    상기 유전체 판과 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 1 단열 부재와,
    상기 제 1 단열 부재와 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 1 부세 부재와,
    상기 유전체 판의 관통 구멍, 상기 제 1 단열 부재, 상기 제 1 부세 부재를 삽입 통과하여, 상기 유전체 판을 상기 지지 부재에 착탈 가능하게 고정하는 체결 부재를 구비하는
    탑재대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 제 1 굴입부를 갖고,
    상기 제 1 굴입부에는, 상기 제 1 부세 부재 및 상기 제 1 단열 부재의 하단측이 배치되는
    탑재대.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유전체 판의 관통 구멍의 내경은 당해 관통 구멍에 삽입되는 상기 체결 부재의 외경보다 큰
    탑재대.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 판과 상기 제 1 단열 부재 사이에 배치되며, 상기 체결 부재가 삽입 통과하는 관통 구멍이 형성된 원환 부재를 추가로 구비하는
    탑재대.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전체 판은 전열 가스가 통류하는 가스 유로를 갖고,
    상기 원환 부재는 상기 전열 가스의 노즐을 상기 가스 유로로 안내하는 가이드를 갖는
    탑재대.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 2 단열 부재와,
    상기 제 2 단열 부재와 상기 지지 부재 사이에 배치되는 제 2 부세 부재를 구비하고,
    상기 지지 부재는 제 2 굴입부를 갖고,
    상기 제 2 굴입부에는 제 2 부세 부재 및 제 2 단열 부재의 하단측이 배치되는
    탑재대.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 판은 컨택트 핀을 갖고,
    상기 컨택트 핀과 접속하는 커넥터는 수평 방향으로 이동 가능하게 지지되는
    탑재대.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 탑재대와,
    상기 탑재대를 수용하는 챔버를 구비하는
    기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 챔버는, 상방에서 개구되는 용기와, 상기 용기의 상기 개구를 폐색하는 덮개를 갖는
    기판 처리 장치.
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